Dmitri Mendeleïev

Le tableau périodique accroché dans toutes les salles de chimie porte souvent son nom. Dmitri Mendeleïev n’est pas le seul à avoir cherché à classer les éléments, mais il est le premier à avoir eu l’audace de faire de sa classification un outil de prédiction : il annonça l’existence et les propriétés d’éléments que personne n’avait encore vus, et l’avenir lui donna raison.

Repères chronologiques

Une jeunesse sibérienne

Mendeleïev naît à Tobolsk, dernier d’une famille très nombreuse. Son père, directeur du lycée local, devient aveugle puis meurt ; sa mère dirige une verrerie familiale. Après l’incendie de l’usine, elle part avec lui pour Moscou puis Saint-Pétersbourg afin de lui offrir des études supérieures. Elle meurt peu après son admission. Mendeleïev, de santé fragile, termine ses études premier de sa promotion.

Lors de son séjour en Europe, il assiste en 1860 au congrès de Karlsruhe, où les chimistes s’accordent sur une méthode fiable pour déterminer les masses atomiques, sur la base des travaux de Stanislao Cannizzaro. Cette clarification sera essentielle à sa classification.

Le tableau de 1869

En rédigeant ses Principes de chimie, un manuel destiné à ses étudiants, Mendeleïev cherche un ordre logique pour présenter les 63 éléments connus. Selon le récit le plus répandu, il note sur des fiches le nom, la masse atomique et les propriétés de chaque élément et les dispose de diverses manières. Il constate qu’en les rangeant par masse atomique croissante, des propriétés chimiques semblables réapparaissent à intervalles réguliers : c’est la périodicité.

Le 6 mars 1869 (calendrier grégorien), sa communication « Sur la relation entre les propriétés et les masses atomiques des éléments » est présentée à la Société russe de chimie ; il est alors malade, et c’est un collègue qui la lit.

L’audace de la méthode

Trois choix distinguent Mendeleïev de ses prédécesseurs :

1. Il laisse des cases vides là où la périodicité l’exige, plutôt que de forcer un élément connu à une place qui ne lui convient pas.
2. Il inverse certaines paires quand les propriétés chimiques le demandent (le tellure avant l’iode, malgré une masse plus grande), et va jusqu’à affirmer que certaines masses atomiques mesurées sont fausses, ce qui sera parfois confirmé.
3. Il prédit les propriétés des éléments manquants à partir de celles de leurs voisins.

Les prédictions vérifiées

Il nomme les éléments inconnus en ajoutant le préfixe sanskrit eka- (« un ») à l’élément situé au-dessus.

Pour le gallium, Mendeleïev contesta même la première mesure de densité de Lecoq de Boisbaudran ; une nouvelle mesure sur un échantillon purifié lui donna raison. Ces succès assurent la notoriété mondiale de la classification.

Les autres « inventeurs »

Plusieurs savants avaient remarqué des régularités : la vis tellurique du Français Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois (1862), la loi des octaves du Britannique John Newlands (1865), raillée à l’époque. L’Allemand Lothar Meyer a publié une classification très proche, indépendamment, en 1870. Mais c’est Mendeleïev qui a tiré les conséquences les plus hardies. Meyer et Mendeleïev reçoivent ensemble la médaille Davy de la Royal Society en 1882.

Ce que Mendeleïev ne savait pas

• La structure de l’atome : la raison profonde de la périodicité, la répartition des électrons en couches, ne sera comprise qu’au XXe siècle (voir atome).
• Le numéro atomique : en 1913, Henry Moseley montre que le vrai critère de classement est le nombre de protons, et non la masse ; les inversions de Mendeleïev s’expliquent alors.
• Les gaz nobles : découverts à partir de 1894, ils n’avaient pas leur place dans le tableau initial. Une colonne entière leur est ajoutée sans remettre en cause la structure (voir gaz nobles).

Un savant aux multiples centres d’intérêt

Mendeleïev s’intéresse aussi au pétrole (il étudie les gisements de Bakou et défend une origine minérale du pétrole, aujourd’hui abandonnée), à l’agriculture, à la météorologie (il monte seul en ballon en 1887 pour observer une éclipse), à l’industrie et aux tarifs douaniers. À la tête du Bureau des poids et mesures, il modernise la métrologie russe et prépare l’adoption du système métrique.

Une légende tenace lui attribue la définition de la vodka à 40 degrés. Sa thèse portait bien sur les mélanges d’alcool et d’eau, mais elle ne traitait pas de la vodka, et ce degré était fixé avant lui pour des raisons fiscales.

Bien que célèbre dans le monde entier, il ne reçut jamais le prix Nobel ; il fut proposé à plusieurs reprises, notamment en 1906, sans être retenu.

Son héritage

• L’élément 101, synthétisé en 1955 aux États-Unis, est nommé mendélévium en son honneur.
• Un cratère de la face cachée de la Lune porte son nom.
• L’UNESCO a proclamé 2019 « Année internationale du tableau périodique des éléments chimiques », pour ses 150 ans.

Questions fréquentes

Qui a inventé le tableau périodique ?

Dmitri Mendeleïev, qui le présente en 1869. D’autres chimistes avaient repéré des régularités et Lothar Meyer publia une classification proche en 1870, mais Mendeleïev fut le premier à prédire des éléments inconnus.

Combien d’éléments contenait le tableau de Mendeleïev ?

Il classait les 63 éléments connus en 1869 et laissait des cases vides pour des éléments à découvrir.

Quels éléments Mendeleïev a-t-il prédits ?

Notamment l’éka-aluminium, l’éka-bore et l’éka-silicium, découverts respectivement sous les noms de gallium (1875), scandium (1879) et germanium (1886).

Pourquoi le tableau de Mendeleïev a-t-il été modifié ?

Parce qu’on a découvert de nouveaux éléments, dont les gaz nobles, et compris en 1913 qu’il fallait classer les éléments par numéro atomique plutôt que par masse atomique.